密封装置的制作方法

本发明涉及一种对相对地旋转的轴与外壳之间的环状间隙进行密封的橡胶状弹性体制的密封装置。

背景技术：

作为一种对相对地旋转的轴与外壳之间的环状间隙进行密封的橡胶状弹性体制的密封装置，已知有，例如，图10所示的密封装置。图10是现有例1所涉及的密封装置的模式的截面图。该密封装置500一体地具备：环状的躯干部(腰部)510、从躯干部510向密封对象流体侧且径向内侧延伸的内周凸缘520、具有外周密封面550的外周密封部530。并且以将内周凸缘520的外周面与外周密封部530的内周面连接的方式设置有环状的受压槽540。根据如上所述构成的密封装置500，即使在高速旋转(例如，1000rpm)中，也能维持密封功能。但是，对于这种密封装置500的情况，在高压条件下(例如，15mpa)，密封对象流体会从密封装置500的外周面侧泄露，耐压性并没有那么高。

在提高耐压性的情况下，通常，存在被用作往复运动的密封装置被转用为旋转用途的情况。图11是现有例2涉及的密封装置的示意性截面图。这种密封装置600一体地具备：环状的躯干部(腰部)610、从躯干部610向密封对象流体侧且径向内侧延伸的内周凸缘520、和从躯干部610向密封对象流体侧且径向外侧延伸的外周凸缘630。并且，以将内周凸缘620的外周面与外周凸缘630的内周面连接的方式设置有环状的受压槽640。根据如上所述构成的密封装置600，由于利用外周凸缘630密封性得以提高，所以即使在如上所述的高压条件下也能维持密封功能。但是，在这种密封装置600的情况下，如果被用作如上所述的高速旋转的用途，密封装置600会和旋转轴一起旋转，外周凸缘630会发生随时间的磨损。因此，这种密封装置600不适于用作高速旋转用途。

现有的技术文献

专利文献

专利文献1日本专利特开2003－322163号公报

技术实现要素：

本发明的目的在于应用密封装置，该密封装置使高速旋转用途的应用成为可能，同时能提高耐压性。

本发明为解决上述课题而采用以下方法。

即，本发明的密封装置为，

一种对相对地旋转的轴与外壳之间的环状间隙进行密封的橡胶状弹性体制的密封装置，

所述密封装置具备：向密封对象流体侧(即，第一侧)且径向内侧延伸的内周凸缘、具有外周密封面的外周密封部、以将所述内周凸缘的外周面与所述外周密封部的内周面连接的方式而设置的环状的受压槽，

在相比于所述外周密封面更靠近密封对象流体被密封的密封对象流体侧设置有密封对象流体侧排气阀(即，第一阀)，所述密封对象流体侧排气阀向径向外侧且密封对象流体侧延伸，能使所述外壳的内周面与所述外周密封面之间的空间内的气体向密封对象流体侧排气，且阻止从密封对象流体侧到所述空间内的气体的侵入，

在相比于所述外周密封面更靠近密封对象流体侧的相反侧的反密封对象流体侧(即，第二侧，也称为非密封对象流体侧)设置有反密封对象流体侧排气阀(即，第二阀)，所述反密封对象流体侧排气阀向径向外侧且反密封对象流体侧延伸，能使所述空间内的气体向反密封对象流体侧排气，且阻止从反密封流体侧向所述空间内的气体的侵入。

此处，在本发明中，所谓“密封对象流体侧”，如上所述，含义是密封对象流体被密封的一侧。即，实际上，即使在现在没有密封有密封对象流体的状态下，密封对象流体被密封的一侧也是“密封对象流体侧”。

根据本发明，通过密封对象流体侧排气阀，外壳的内周面和外周密封面之间的空间内的气体被排气到密封对象流体侧。并且，通过反密封对象流体侧排气阀，外壳的内周面和外周密封面之间的空间内的气体被向反密封对象流体侧排气。因此，在外壳的内周面、外周密封面、密封对象流体侧排气阀、和反密封对象流体侧排气阀之间形成的密闭空间内的气压能比该密闭空间外的流体压力低。由此，能使外周密封面侧吸附于外壳的内周面。因此，由于能抑制密封装置和外壳之间的滑动，因此在高速旋转用途的应用成为可能。并且，由于密封装置的外周面侧的密封性得到提高，耐压性也能提高。

也可以所述密封对象流体侧排气阀的前端的外径，和所述反密封对象流体侧排气阀的前端的外径，任何一个都比所述外周密封面的外径大。

此处，密封对象流体侧排气阀的前端的外径、和反密封对象流体侧排气阀的前端的外径，越比外周密封面的外径大，被从上述密闭空间排气的气体就能越多。然后，被排气的气体越多，密闭空间内的气压能比该密闭空间外的流体压力低得更多。

也可以在所述密封对象流体侧排气阀的内周面侧设置有受到密封对象流体的压力的环状槽。

由此，对应于环状槽内的密封对象流体的压力，密封对象流体侧排气阀被按压在外壳的内周面。

也可以在所述密封对象流体侧排气阀与所述外周密封面之间，和所述反密封对象流体侧排气阀与所述外周密封面之间，任何一个都设置有环状凹部。

由此，能抑制密封对象流体侧排气阀的变形对外周密封面的影响，且能抑制反密封对象流体侧排气阀的变形对外周密封面的影响。

并且，上述各结构能够采用所有可能的组合。

发明効果

如以上所说明的，根据本发明，在高速旋转用途中的应用成为可能，且能够提高耐压性。

附图说明

图1是本发明的实施例1所涉及的密封装置的示意性截面图。

图2是表示本发明的实施例1所涉及的密封构造的组装时的样子的示意性截面图。

图3是本发明的实施例1所涉及的密封构造的示意性截面图。

图4是本发明的实施例1所涉及的密封构造的示意性截面图。

图5是本发明的实施例2所涉及的密封装置的示意性截面图。

图6是本发明的实施例2所涉及的密封构造的示意性截面图。

图7是本发明的实施例3所涉及的密封构造的示意性截面图。

图8是显示本发明的实施例3所涉及的密封构造的组装时的样子的示意性截面图。

图9是变形例所涉及的外周密封面的外观图的一部分。

图10是现有例1所涉及的密封装置的示意性截面图。

图11是现有例2所涉及的密封装置的示意性截面图。

符号说明

100，100x，100y密封装置

110躯干部

111端面

111a槽

120内周凸缘

130外周密封部

140受压槽

150，150x，150y，150z外周密封面

151凹部

160密封对象流体侧排气阀(第一阀)

161环状槽

162环状凹部

170反密封对象流体侧排气阀(第二阀)

171环状槽

172环状凹部

200轴

300外壳

310安装槽

k空间

具体实施方式

以下，参照附图，基于实施例对实施该发明用的方式例示地进行详细说明。但是，该实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，只要没有特别地进行特定的记载，就不是将该发明的范围限定于那些的主旨。

(实施例1)

参照图1～图4，对本发明的实施例1涉及的密封装置进行说明。图1是本发明的实施例1涉及的密封装置的示意性截面图。图2是表示本发明的实施例1涉及的密封构造的组装时的样子的示意性截面图。图3是本发明的实施例1涉及的密封构造的示意性截面图，表示密封装置的组装状态。图4是本发明的实施例1涉及的密封构造的示意性截面图，表示使用时的样子。并且，本实施例涉及的密封装置是旋转对称的形状，图1～图4中，表示在密封装置中，以包括中心轴线的面切断密封装置的截面图。

＜密封构造＞

参照图3和图4，对应用本实施例涉及的密封装置的密封构造进行说明。本实施例涉及的密封构造由相对地旋转的轴200以及外壳300、和对这些轴200与外壳300之间的环状间隙进行密封的密封装置100构成。在外壳300的内周面侧设置有环状的安装槽310。在该安装槽310安装有密封装置100。并且，图4中，右侧是密封对象流体(例如，油)被密封的密封对象流体侧(o)，左侧是大气侧(a)。大气侧(a)相当于与密封对象流体侧(o)(即，第一侧(o))相反侧的反密封对象流体侧。并且，所谓密封对象流体侧(o)是指，如上所述，密封对象流体被密封一侧。即，实际上，即使在现在没有密封有密封对象流体的状态下，密封对象流体被密封的一侧也是密封对象流体侧(o)。

＜密封装置＞

本实施例涉及的密封装置100通过橡胶状弹性体构成。作为橡胶状弹性体的材料，可以整个应用橡胶材料。作为优选例，可以举出nbr、acm、h-nbr、fkm、epdm、氨基甲酸酯作为一例。而且，密封装置100具备：环状的躯干部(腰部)110、向密封对象流体侧(o)且径向内侧延伸的内周凸缘120、具有外周密封面150的外周密封部130。并且，密封装置100还具备：以连接内周凸缘120的外周面和外周密封部130的内周面的方式设置的环状的受压槽140。内周凸缘120以滑动自由地紧贴于轴200的外周面的方式构成。并且，在本实施例中，躯干部110中的大气侧(a)的端面111由相对于密封装置100的中心轴线垂直的面构成。并且，外周密封面150由圆柱面构成。

而且，对于本实施例涉及的密封装置100，在相比于外周密封面150更靠近密封对象流体侧(o)设置有密封对象流体侧排气阀160。该密封对象流体侧排气阀160以向径向外侧且密封对象流体侧(o)延伸的方式构成。由此，密封对象流体侧排气阀160能发挥如下功能：使外壳300的内周面(相当于安装槽310的槽底面)和外周密封面150之间的空间k内的气体向密封对象流体侧(o)排气，且阻止从密封对象流体侧(o)向上述空间k内的气体的侵入。

在外力没有作用于对密封装置100的状态下，以密封对象流体侧排气阀160的前端的外径比外周密封面150的外径大，且比外壳300的内周面(安装槽310的槽底面)的外径大的方式加以设计。

对于该密封对象流体侧排气阀160的厚度和长度，以如下方式设计：密封装置100的组装状态(密封装置100安装于安装槽310，且组装有轴200的状态)下，外周密封面150设为紧贴于外壳300的内周面的程度的刚性。并且，该密封对象流体侧排气阀160的前端优选如下方式设计：在密封装置100的组装状态下，在外周密封部130的主体部(除开密封对象流体侧排气阀160的部分)，不会比密封对象流体侧(o)的端面更突出于密封对象流体侧(o)。由此，能抑制密封对象流体侧排气阀160和安装槽310的槽侧面(密封对象流体侧(o)的侧面)接触。因此，能抑制因密封对象流体侧排气阀160导致的排气功能受损。并且，也能抑制外周密封面150相对于安装槽310的槽底面的紧贴力降低。

而且，在密封对象流体侧排气阀160的内周面侧设置有受到密封对象流体的压力的环状槽161。并且，在密封对象流体侧排气阀160与外周密封面150之间，设置有环状凹部162。

并且，本实施例涉及的密封装置100中，相比于外周密封面150更靠近与密封对象流体侧相反侧的反密封对象流体侧(大气侧(a))(即，第二侧(a))具备反密封对象流体侧排气阀170。该反密封对象流体侧排气阀170以向径向外侧且大气侧(a)延伸的方式构成。由此，反密封对象流体侧排气阀170能发挥使上述空间k内的气体向大气侧(a)排气，且阻止从大气侧(a)向上述空间k内的气体的侵入的功能。

在外力未对密封装置100作用的状态下，反密封对象流体侧排气阀170的前端的外径以如下方式设计：比外周密封面150的外径大，且比外壳300的内周面(安装槽310的槽底面)的外径大。

对于该反密封对象流体侧排气阀170的厚度和长度，以如下方式设计：在密封装置100的组装状态下，外周密封面150设为紧贴于外壳300的内周面的程度的刚性。并且，该反密封对象流体侧排气阀170的前端优选以如下方式设计：在密封装置100的组装状态下，在外周密封部130的主体部(除开反密封对象流体侧排气阀170的部分)，不会比大气侧(a)的端面更向大气侧(a)突出。由此，能抑制反密封对象流体侧排气阀170和安装槽310的槽侧面(大气侧(a)的侧面)接触。因此，能抑制因反密封对象流体侧排气阀170导致的排气功能受损。并且，能抑制外周密封面150的相对于安装槽310的槽底面的紧贴力降低。进一步地，即使来自密封对象流体侧(o)的流体压力起作用的情况下，由于能抑制反密封对象流体侧排气阀170被强力地按压在安装槽310的槽侧面，因此能抑制反密封对象流体侧排气阀170受损。

而且，在反密封对象流体侧排气阀170的内周面侧设置有环状槽171。并且，在通过密封对象流体压力对密封装置100起作用的状态下，由于反密封对象流体侧排气阀170被按压在安装槽310的槽侧面，因此，环状槽171优选设计为：反密封对象流体侧排气阀170不过度变形的程度的大小。并且，在反密封对象流体侧排气阀170和外周密封面150之间，设置有环状凹部172。

＜本实施例涉及的密封装置的机理＞

在组装密封装置100的情况下，首先，将密封装置100安装在设置于外壳300的安装槽310中。如上所述，密封对象流体侧排气阀160的前端的外径，和反密封对象流体侧排气阀170的前端的外径，比外周密封面150的外径大，且也比安装槽310的槽底面的外径大。因此，当在安装槽310安装密封装置100时，密封对象流体侧排气阀160的前端，和反密封对象流体侧排气阀170的前端，紧贴于安装槽310的槽底面，成为稍微弯曲的状态。此处，通过密封对象流体侧排气阀160的前端，和反密封对象流体侧排气阀170的前端紧贴于安装槽310的槽底面，安装槽310的槽底面、外周密封面150、密封对象流体侧排气阀160和反密封对象流体侧排气阀170之间形成被密闭的空间k。而且，密封对象流体侧排气阀160的前端和反密封对象流体侧排气阀170的前端在稍微弯曲的过程中，该空间k的体积稍微减小。并且，密封装置100安装于安装槽310，且未组装轴200的状态下，可设计为外周密封面150和安装槽310的槽底面之间形成细微的间隙，也可设计为外周密封面150紧贴于安装槽310的槽底面。但是，即使在组装轴200之前的状态，做成外周密封面150和安装槽310的槽底面紧贴的方式，能将空气从空间k内更可靠地排出到空间k的外侧。并且，如果存在密封装置100的外周面或外壳300的内周面附着油的情况，密封装置100和外壳300之间形成油膜，则这些有可能会滑动。因此，密封构造组装的过程中，优选密封装置100和外壳300之间的油排出到空间k的外部。如此，为了使油容易地排出到空间k的外部，在组装轴200之前的状态下，做成外周密封面150和安装槽310的槽底面紧贴的方式为佳。

如上，在密封装置100被安装于安装槽310的过程中，被密闭的空间k的体积减少。由此，空间k内的气体的一部分通过密封对象流体侧排气阀160和反密封对象流体侧排气阀170被排气到空间k的外部。因此，空间k内的气压变得比空间k的外部的气压(此处是大气压)小。

密封装置100被安装于安装槽310之后，组装轴200。在本实施例中，轴200从大气侧(a)被插入到密封对象流体流体侧(o)(参照图2中的箭头s)。通过组装轴200，密封装置100通过轴200被向径向外侧按压。由此，上述空间k的体积进一步减小。并且，在组装轴200之前的状态下，即使采用外周密封面150和安装槽310的槽底面之间形成间隙的结构的情况下，在组装了轴200的状态下，外周密封面150也紧贴于安装槽310的槽底面。

如上，组装轴200的过程中，空间k内的气体的一部分通过密封对象流体侧排气阀160和反密封对象流体侧排气阀170被进一步地排出到空间k的外部。因此，空间k内的气压相对于空间k的外部的气压(此处是大气压)进一步变小。并且，空间k内的气体通过密封对象流体侧排气阀160被向密封对象流体侧(o)排气(图3中，参见箭头x1)。并且，空间k内的气体通过反密封对象流体侧排气阀170被向大气侧(a)排气(图3中，参见箭头x2)。

组装了密封装置100之后，当形成密封对象流体被密封在密封对象流体侧(o)的状态时，密封装置100被从密封对象流体侧(o)向大气侧(a)按压，且受压槽140和环状槽161受到密封对象流体的压力。由此，密封装置100向大气侧(a)移动，躯干部110的端面111与安装槽310的槽侧面紧贴。并且，由于受压槽140的径向外侧的面和环状槽161的径向外侧的面分别被向径向外侧按压，因此空间k的体积(具体地，环状凹部162和环状凹部172内的体积)进一步地减小。因此，空间k内的气体的一部分通过密封对象流体侧排气阀160和反密封对象流体侧排气阀170进一步地被排气到空间k的外部。因此，空间k内的气压比空间k的外部的流体压力(密封对象流体侧(o)中，是密封对象流体的压力，大气侧(a)中，为大气压)更进一步变小。本实施例，优选空间k内的气压以最终成为接近真空的状态的方式加以设计。

如上，通过密封装置100安装于安装槽310的过程、组装轴200的过程、密封对象流体被密封于密封对象流体侧(o)的过程的三个过程，上述的被密闭的空间k内的气压阶段性减少。由此，空间k内的气压变得比空间k的外部的流体压力低。因此，密封装置100的外周密封部130的外周面(在轴线方向上，从密封对象流体侧排气阀160的前端到反密封对象流体侧排气阀170的前端的部位)被吸附在外壳300的内周面(安装槽310的槽底面)。并且，这种吸附的原理和吸盘的吸附原理相同。

＜本实施例涉及的密封装置的优点＞

根据本实施例涉及的密封装置100，通过设置密封对象流体侧排气阀160和反密封对象流体侧排气阀170，能使密封装置100的外周面侧吸附于外壳300的内周面。因此，由于能抑制密封装置100和外壳300之间的滑动，因此在高速旋转用途的应用成为可能。并且，由于提高了密封装置100的外周面侧的密封性，所以耐压性也能提高。

并且，密封对象流体侧排气阀160的前端的外径，和反密封对象流体侧排气阀170的前端的外径，任何一个都比外周密封面150的外径大。此处、密封对象流体侧排气阀160的前端的外径，和反密封对象流体侧排气阀170的前端的外径，越比外周密封面150的外径大，从被密闭的空间k被排气的气体越多。被排气的气体越多，空间k内的气压能比空间k外的流体压力越低。

并且，对于本实施例涉及的密封装置100，在密封对象流体侧排气阀160的内周面侧设置有受到密封对象流体的压力的环状槽161。由此，对应于环状槽161内的密封对象流体的压力，密封对象流体侧排气阀被按压在外壳300的内周面。因此，能够更可靠地提高密封装置100的外周面侧的密封性能。

进一步地，对于本实施例涉及的密封装置100，密封对象流体侧排气阀160和外周密封面150之间设置有环状凹部162。并且，在反密封对象流体侧排气阀170与外周密封面150之间也设置有环状凹部172。因此，能抑制密封对象流体侧排气阀160的变形对外周密封面150的影响，且能抑制反密封对象流体侧排气阀170的变形对外周密封面150的影响。

(实施例2)

图5和图6中，表示本发明的实施例2。在上述实施例1中，表示了外周密封面由圆柱面构成的情况。与此相对，在本实施例中，表示外周密封面由圆锥面构成的情况。其他结构和作用和实施例1相同，对于相同的结构部分标注相同的符号，省略其说明。

图5是本发明的实施例2涉及的密封装置的示意性截面图。图6是本发明的实施例2涉及密封结构的示意性截面图，表示密封装置的组装状态。并且，本实施例涉及的密封装置是旋转对称形状，在图5和图6中，表示在密封装置中的以包括中心轴线的面切断密封装置的截面图。

本实施例涉及的密封装置100x中，只有外周密封面150x由圆锥面构成的点和上述实施例1的密封装置100不同。本实施例涉及外周密封面150x由从反密封对象流体侧(a)向密封对象流体侧(o)扩径的圆锥面构成。

以下，对外周密封面150x由圆锥面构成的技术含义进行说明。内周凸缘120通过轴200被按压到径向外侧，由此，在密封装置100x的躯干部110中，图6中箭头r1方向的力矩起作用。由此，躯干部110的端面111成为越在径向内侧越从安装槽310的槽侧面离开的状态。与此相对，通过外周密封面150x由圆锥面构成，当外周密封面150x与安装槽310的槽底面紧贴时，图6中，箭头r2力矩在外周密封部130起作用。由此，能减小箭头r1方向的力矩。由此，对于组装了密封装置100x的状态，能将躯干部110的端面111的斜率做成比上述实施例1涉及的密封装置100情况小。因此，能使相对于安装槽310的密封装置100x的姿势稳定。并且，毋庸赘言，即使对于本实施例涉及的密封装置100x，也能获得和上述实施例1的情况相同的效果。

(实施例3)

图7和图8中，表示本发明的实施例3。在本实施例中，和上述实施例2相同，表示外周密封面由圆锥面构成，且该圆锥面的圆锥角度比实施例2的情况大而加以构成的情况。由于其他基本的结构和作用和实施例1相同，对于相同的结构部分标注相同的符号，省略其说明。

图7是本发明的实施例3涉及的密封装置的示意性截面图。图8表示本发明的实施例3涉及的密封构造的组装时的样子的示意性截面图，表示组装轴前的状态。并且，本实施例涉及的密封装置是大致旋转对称形状，在图7和图8中，表示在密封装置中的以包括中心轴线的面切断密封装置的截面图。

本实施例涉及的密封装置100y和上述实施例2的情况同样，外周密封面150y由圆锥面构成。该圆锥面的圆锥角度以比上述实施例2的情况大的方式加以构成。然后，在上述实施例1、2的情况下，对于外力未对密封装置100、100x作用的状态，反密封对象流体侧排气阀170的前端的外径以如下方式设计：比外周密封面150的外径大，且比外壳300的内周面(安装槽310的槽底面)的外径大。与此相对，本实施例的情况下，反密封对象流体侧排气阀170的前端的外径以如下方式构成：比外周密封面150中外径小的部位大，比外周密封面150中的外径大的部位小。但是，外力未对密封装置100y作用的状态下，反密封对象流体侧排气阀170的前端的外径以做成比外壳300的内周面的外径大的方式加以设计的点和上述实施例1，2的情况相同。并且，本实施例涉及的密封装置100y中，在躯干部110中大气侧(a)的端面111设置有从径向外侧的端部朝向径向内侧的延伸的槽111a。该槽111a可以设置单个，也可在周方向上空出间隔设置多个。对于外周密封面150y和槽111a涉及的结构以外的结构，由于是与上述实施例1，2相同的结构，所以省略其说明。

即使对于如上构成的本实施例涉及的密封装置100y，也能获得和上述实施例1，2的情况相同的效果。并且，对于本实施例涉及的密封装置100y，外周密封面150y由圆锥角度大的圆锥面构成。因此，对于密封装置100y安装于安装槽310的过程，相对于外壳300的内周面的紧贴区域，从外周密封面150y中外径大的部位向小的部位逐渐扩大。因此，发挥使密封装置100y和外壳300之间的空气或油向对象流体侧排气阀170侧积极地排出的功能。并且，由于躯干部110中在大气侧(a)的端面111设置有槽111a，所以即使假设端面111与安装槽310的槽侧面紧贴，也不会损害使空气或油向反密封对象流体侧排气阀170侧排出的功能。

(其他)

如上所述，对于各实施例涉及的密封装置100、100x、100y，能使外周面吸附在外壳300的内周面。但是，如上所述，存在油残留在密封装置100、100x、100y与外壳300的内周面之间，或在使用中侵入一点的情况。由此，如果在密封装置100、100x、100y与外壳300的内周面之间形成油膜，吸附力会下降。

此处，如图8所示，优选在外周密封面150z的表面设置多个细微的凹部151。如是，如果设置多个细微的凹部151，通过将油捕获到凹部151，能抑制油膜的形成。并且，毋庸赘言，这些多个凹部151，即使相对于上述实施例1的外周密封面150、相对于实施例2的外周密封面150x、相对于实施例3的外周密封面150y，也能够应用。